Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Способы защиты электродвигателей

Верный признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпуса. Причины перегрева могут быть разные:

выход за пределы параметров питающего напряжения
неправильное подключение схемы питания
электрическая неисправность двигателя
механическая неисправность двигателя
перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки
несоответствие условий окружающей среды

Рассмотрим различные способы защиты электродвигателя от перегрева и связанного с ним понижения механической мощности.

Защита от перегрузки

Перегрузка приводит к повышению тока обмоток. Если ток превысит номинальное значение для данного двигателя и условий работы, привод начнет перегреваться.

Для защиты от перегрузки по току используют тепловые реле и автоматы защиты. Настройка защитного устройства должна проводиться в соответствии с номинальным током двигателя. Если в нормальном режиме двигатель работает на мощности ниже номинальной, уставку теплового реле или автомата защиты целесообразно понизить, измерив рабочий ток привода.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) может произойти не только в обмотке двигателя, но также в коробке с клеммами, в питающем кабеле или пусковой схеме. По этой причине целесообразно устанавливать защиту от КЗ на вводе питания пускателя. Обычно применяют предохранители и защитные автоматы, причем трехполюсные автоматы предпочтительнее, поскольку в случае аварии они полностью отключают питание от электродвигателя — при коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель.

Выход за пределы параметров питающего напряжения

Согласно ГОСТ 28173, электродвигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ±5% или отклонении частоты ±2%. При выходе за эти диапазоны мощность двигателя окажется ниже номинальной, поскольку температура обмоток статора может быть слишком высока.

Уровень напряжения контролируется с помощью реле контроля фаз, которые могут отключать двигатель в случае выхода напряжения по любой из фаз за установленные пределы. Дополнительные функции реле – контроль обрыва, чередования и асимметрии фаз.

Существуют также специализированные реле защиты двигателя, которые могут контролировать множество других параметров – перегруз или недогруз двигателя, асимметрию токов, перегрев и др.

Особенности защиты при питании двигателя через преобразователь частоты, где напряжение и частота значительно отклоняются от номинала, будут рассмотрены ниже.

Защита от перегрева

Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.

В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).

Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.

Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.

При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.

На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.

На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Защита двигателя при использовании частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это электронное устройство, способное реализовать программно или аппаратно различные виды защиты.

Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения вала. При этом изменяется не только частота питающего напряжения, но и величина напряжения. Важно правильно устанавливать рабочие точки на вольт-частотной характеристике двигателя.

В частном случае отношение напряжения к частоте является константой. Однако, исходя из принципов и задач регулирования, можно менять это отношение, изменяя форму кривой регулирования. Например, из-за понижения момента на низких частотах прибегают к увеличению минимального выходного напряжения, что, при злоупотреблении, может привести к перегреву.

При работе двигателя от частотного преобразователя, когда скорость вращения может быть гораздо меньше номинала, необходимо устанавливать принудительное независимое воздушное охлаждение.

Схема защиты от повышенного и пониженного питания, перегрева, кз.

Собранного устройство или приведённая схема – это полноценная схема защиты от повышенного или пониженного питания, короткого замыкания, перегрева и так далее.

Собранного устройство или приведённая схема — это полноценная схема защиты от повышенного или пониженного питания, короткого замыкания, перегрева и так далее…

Вся схема собрана на одном компараторе LM339, в ней четыре независимых канала.

Я на всякий случай напомню, что это универсальная система защиты, которую можно внедрить например в преобразователь 12-220, защита такого плана не даст преобразователю разрядить аккумулятор, также отключит инвертор, если питающее напряжение выше нормы, а также обеспечить термозащиту и защиту от коротких замыканий, если вдруг вы случайно замкнете выход инвертора.

Устройство на самом деле может быть любым, с успехом такую защиту можно внедрить например в зарядное устройство.

На плате у нас 4 индикаторных светодиода, которые показывают, что сработала одна из защит. Можно их подписать, в таком случае вы точно будете знать конкретно какая защита сработала, имеем также 4 подстроечных многооборотных резистора. С их помощью можно выставить пороги срабатывания защиты.

Как это работает?

На первых двух компараторах собрана защита от повышенного и пониженного питающего напряжения.

Вся суть схемы заключается в том, что на один из входов компаратора подано опорное напряжение со стабилитрона, на другой вход, через делитель подана часть напряжения, которое нужно контролировать, если оно выше или ниже опорного, компаратор моментально изменит состояние своего выхода, вследствие чего откроется маломощный транзистор, как следствие загорится светодиодный индикатор.

В коллекторную цепь транзистора можно подключить всё что угодно, например обмотку реле, либо мощный транзистор для управления более мощными нагрузками.

В случаи защиты от пониженного питания происходит точно то же самое, только на сей раз опорное напряжение подано на инверсный вход компаратора.

Система термозащиты также мало чем отличается от вышеуказанных, тут всё так же,

только один из резисторов делителя заменён на терморезистор или термистор.

Термистор на 10 килоом, то есть при нагреве он снижает своё начальное сопротивление,

это приводит к тому, что на не инверсном входе компаратора напряжение будет увеличиваться, то есть нарушится баланс между входами, как следствие произойдет изменения состояния выхода компаратора и срабатывание транзистора.

Следующая схема является защитой от коротких замыканий,

тут классический пример с применением датчика тока в лице низкоомного шунта,

притом обратите внимание на то, как подключен шунт, один его конец — масса питания, другой конец тоже масса только входная, именно сюда подключается например минус аккумулятора, а другой конец идёт к минусу инвертора например.

Если инвертор, ну или любое другое устройство, потребляет ток выше заданного предела, а его задают подстроечным резистором, то защита сработает.

Как мы знаем на участке цепи, в данном случае этим участком у нас является низкоомный шунт, при протекании тока будет образовываться определенное падение напряжения, которое зависит от тока в цепи и сопротивление шунта, чем больше ток и сопротивление, тем больше падение напряжения на шунте.

шунт

В данном случае также происходит сравнивание напряжений, на сей раз, опорное напряжение сравнивается с падением, которое образуется на шунте, ну а дальше вы знаете.)

Наладка…

Для полной наладки схемы вам понадобиться лабораторный источник питания, образцовой термометр с термопарой желательно, ну и датчик тока, в моем случае это шунт на 10 ампер и при протекании по нему тока в 10 ампер падение на шунте будет 75 милливольт, как правило большинство шунтов имеют именно такое падение, разница может быть только в расчетном токе.

Подключаем устройство к лабораторному блоку питания, первым подстроечным резистором необходимо выставить защиту от пониженного питания.

Для этого на лабораторном блоке питания выставим например девять с половиной вольт, медленно вращаем подстроечный резистор, до тех пор, пока светодиод не засветиться, тоже самое делаем в случае защиты от повышенного напряжения.

Например нам нужно чтобы защита сработала при 16 вольтах, на лабораторном блоке питания выставим эти 16 вольт, далее вращением подстроечного резистора добиваемся срабатывания светодиода.

В случае термозащиты нам понадобится любой источник тепла с возможностью регулировки температуры — это может быть утюг или что-то другое.

Стыкуем термопару образцового термометра и термистора от нашей защиты с нагреваемой поверхностью, греем поверхность до необходимой температуры при которой должна сработать защита, температуру отслеживаем термометром, далее вращением 3-его подстроечного резистора добиваемся активации светодиода.

В качестве источника тепла я использовал обычную сетевую лампу,

обмотал её алюминиевой фольгой и с помощью термоскотча прикрепил к фольге термистор от нашей схемы защиты и термопару от образцового прибора, последние должны находиться на максимально близком расстоянии друг от друга для минимизации разброса температуры.

Температуру регулировал латром, который попросту меняет напряжение на лампе, чем ярче светит лампа, тем больше тепла она излучает.

Защита от коротких замыканий. тут важно заметить, что указанные в схеме резисторы и шунт подлежат подбору, всё зависит от ваших потребностей и выбранного шунта.

Если ток защиты нужен большой и шунт низкоомный, то увеличивается сопротивление резистора R21, для более точной подстройки его также можно заменить переменным резистором высокого сопротивления.

Для точной настройки этой защиты, желательно наличие реостата, либо электронной нагрузки, если ничего из этого под рукой нет, можно обойтись и мощными лампами или нихромовой спиралью.

Далее подключаем всё показанным образом.

Увеличиваем нагрузку до тех пор, пока в цепи не будет протекать ток при котором должна сработать защита, ток контролируется дополнительным амперметром или же изменением падения напряжения на шунте, а дальше по закону Ома можно понять какой ток протекает в цепи. Последний вариант в данном случае наиболее удобный, если добились необходимого тока просто вращайте 4-ый подстроечный резистор, до включения светодиода.

После настройки всех защит можно заклеить винты подстроечных резисторов, либо выпаять их, измерить полученное сопротивление и заменить двумя постоянными резисторами, но это если схему вы собираетесь внедрить в конкретное устройство и всё тщательно настроено.

Показанная система очень экономична, если светодиоды не светятся потребление от источника 12 вольт всего 10-15 миллиампер максимум.

Эту простую платку удобно использовать в преобразователях напряжения, зарядных устройствах и так далее, скорость срабатывания защит — мгновенна.

Технологии защиты в ATX-блоках питания.

Когда мы включаем блок питания, напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к материнской плате (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП , о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V. VAC – входящее переменное напряжение, PS_ON# – сигнал “power on”, который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.”O/P” – сокращение для “operating point”, т.е. рабочее значение. И PWR_OK – это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита от подачи пониженного и повышенного напряжения (UVP/OVP)

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3.3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP – Over Voltage Protection) или ниже (UVP – Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех блоках питания, более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	13.4 V	15.0 V	15.6 V
+5 V	5.74 V	6.3 V	7.0 V
+3.3 V	3.76 V	4.2 V	4.3 V

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой блок питания будет длительное время выдавать , допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% – по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223, которая используется в некоторых блоках питания, которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	13.1 V	13.8 V	14.5 V
+5 V	5.7 V	6.1 V	6.5 V
+3.3 V	3.7 V	3.9 V	4.1 V

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	8.5 V	9.0 V	9.5 V
+5 V	3.3 V	3.5 V	3.7 V
+3.3 V	2.0 V	2.2 V	2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

Защита от перегрузки по току (OCP)

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP – Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А, а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).

Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Защита от перегрева (OTP)

Как следует из её названия (OTP – Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

Защита от перегрузки (OPP/OLP)

В качестве англоязычного названия встречаются аббревиатуры OPP – Over Power Protection (или OLP – Over Load Protection). Это опциональный вид защиты, реализуемый при помощи PWM-контроллера или микросхемы мониторинга, а на БП с активным PFC – контроллером PFC.

В любом случае, мониторингу подвергается количество тока, который БП потребляет из электрической сети. Если его величина превосходит определённое значение, БП отключается.

Защита от короткого замыкания (SCP)

Защита от короткого замыкания (SCP – Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

Работа без нагрузки (NLO)

Это не совсем «защита» (NLO – No Load Operation), а просто конструктивная особенность, позволяющая БП включаться и работать без нагрузки на его выходах.

Защита электродвигателя – принцип действия и схемы подключения

Я – инженер Рик, специалист «НТК Приборэнерго». Сегодня речь пойдёт о защите асинхронных электродвигателей при работе в аварийном режиме.

Согласно определению, аварийным режимом работы называют любой режим работы, увеличивающий температуру нагрева электродвигателя выше допустимой. За простым определением скрывается довольно много, поэтому важно выбрать такое устройство, которое обеспечивает комплексную защиту электродвигателя, предохраняя его от выхода из строя.

Защита электродвигателя – принцип действия и схемы подключения

Рад всех приветствовать!

Опасность перегрева обмотки электродвигателя

Большинство случаев аварийных отказов электродвигателя вызваны повреждением обмотки из-за её перегрева: разрушение изоляции вызывает последующее межвитковое замыкание, и двигатель выходит из строя.

При этом нагрев обмотки электродвигателя из-за перегрузки технологического характера допускается и является одним из режимов. Например, на валу работающего двигателя, периодически возникают кратковременные моменты сопротивления, которые создают т.н. броски тока, вызывающие нагрев обмотки.

Кратковременные перегрузки, которые не вызывают перегрева обмотки, в силу её значительной тепловой инерции – это нормальное явление. Выделившее тепло поглощается самой обмоткой, материалом статора и ротора, корпусом и другими деталями.

Устройство защиты должно «понимать» такой режим работы и не реагировать на него. Так же, защита не должна реагировать на высокие пусковые и тормозные токи двигателя, которые могут превышать номинальный ток в 5-10 раз.

Рис. 1- Пример сгорания обмотки электродвигателя (наиболее частая поломка)

Аварийные режимы работы электродвигателя

Электродвигатель подбирается с запасом по мощности и большую часть времени работает в режиме недозагрузки, с током, значительно ниже номинального значения, что учитывается при проектировании схемы защиты.

Опасным аварийным режимом является перегрузка с длительным режимом работы под нагрузкой. Такая ситуация может быть вызвана заклиниванием (например, подшипникового узла – особенно в скоростных машинах), разрушениями, вызванными усталостью материалов и механизмов. К повреждению электродвигателя ведёт его длительная эксплуатация без профилактического обслуживания и ремонта, плохое хранение, засорение вентиляционных каналов, выработка коллектора и контактных колец.

Нередко длительная повышенная нагрузка возникает при нарушении технологии, что немедленно отражается на мощности и вызывает опасный перегрев обмоток.

В общем случае, все аварийные режимы можно разделить на короткие замыкания и тепловые перегрузки, возникающие из-за прохождения по обмоткам повышенных токов.

В среднем, перегрев обмотки электродвигателя сверх нормы на 8-100С, сокращает срок службы изоляции в два раза.

Рис. 2- Узд-1 Производства компании Приборэнерго

Виды защит электродвигателя и принцип их действия

Современные устройства защиты электродвигателя позволяют предупредить возникновение опасной ситуации заранее. Асинхронному двигателю нужна защита, если в питающей сети наблюдаются резкие скачки, перекосы и провалы фаз, а работа двигателя сопряжена с перегрузками. Автомат защиты электродвигателя нужен при отсутствии нагрузки на валу двигателя, вероятности слипания фаз из-за нарушения изоляции, перегрузок, связанных с коротким замыканием.

Различают следующие виды защит электродвигателя:

1)Защита электродвигателей от короткого замыкания. Реализуется с помощью плавких предохранителей, электромагнитных реле, автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем. Действие защиты связано с увеличением силы тока при возникновении КЗ на участке цепи (максимальная токовая защита электродвигателя). Включается мгновенно, за минимально короткое время.

2)Защита от перегрузки по току срабатывает при небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках электродвигателя. Такой тип защиты реализуется с помощью температурных, тепловых, электромагнитные реле и автоматических выключателей, которые при возникновении перегрузки отключают двигатель с выдержкой по времени. Часто время выдержки зависит от величины перегрузки.

3)Защита от понижения или исчезновения напряжения, в т.ч. на одной фазе. При работе асинхронного двигателя под нагрузкой, понижение напряжения ведёт к его нагреванию. Если в двигатель встроен температурный сенсор, то включается тепловая защита. Если такого сенсора в двигателе нет, то двигатель защищается от пуска при обрыве фазы со стороны низкого и высокого напряжения с помощью реле.

4)Защита от тепловых перегрузок представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается от обмоток и, деформируясь, формирует сигнал на отключение двигателя. При срабатывании тепловой защиты обеспечивается выдержка по времени для охлаждения двигателя.

Важнейшим требованием к аппаратуре защиты электродвигателей является их чёткое срабатывание при аварийных и аварийно-опасных режимах работы, с учётом недопустимости ложных срабатываний.

Устройства защиты электродвигателя УЗД производства «НТК ПРИБОРЭНЕРГО»

«НТК ПРИБОРЭНЕРГО» предлагает устройства защиты электродвигателя собственного производства. Наше оборудование производится с контролем качества на всех этапах производства и отличается долгим сроком службы.

Устройства УЗД-1, УЗД-2 и УЗД-3 осуществляют защиту асинхронного электродвигателя путём управления коммутационным оборудованием. Номинальный ток защищаемого электродвигателя до 10А (УЗД-1), от 10 до 100А (УЗД-2) и свыше 100А (УЗД-3).

Таб. 1,2-Установка величины максимального тока

Кроме стандартных, оборудование имеет дополнительные функции:

контроль по току, в функции нагрузки на валу, с отключением двигателя для механизмов в стопорном режиме,
защитное отключение по заданным технологическим параметрам.
тепловая защита двигателя (при наличии сенсоров),

УЗД производства «НТК ПРИБОРЭНЕРГО» оснащены информационными выходами для связи с контроллером или ПК.

Рис. 3-Схема подключения Узд

Примеры расчета и задания установок длительно–допустимого тока двигателя

Пример Д1 Требуется применить устройство защиты УЗД для защиты двигателя с номинальным током 53 А. Для защиты двигателя выбираем устройство защиты типа УЗД-2 на номинальный ток до 100 А, шкала уставок которого согласно имеет следующий ряд значений, соответствующий установленным перемычкам (1-6):

Таб. 3-Решение расчета примера д1

Определяем, какие перемычки устройства защиты должны быть включены для задания величины тока время-токовой защиты двигателя, близкой, но не превышающей номинальный ток двигателя. Для этого из величины номинального тока двигателя последовательно вычитаем, начиная с больших, значения уставок тока, соответствующие установленным перемычкам (1/7) : 53 – 32 – 16 – 4 –1 = 0. Таким образом, путем установки комбинации перемычек 1 (1А), 3 (4А), 5 (16А) и 6 (32А) будет задана величина длительно допустимого тока устройства защиты 53 А.

Требуется применить устройство защиты УЗД для защиты двигателя с номинальным током 650 А. Внешние трансформаторы тока имеют коэффициент трансформации Ктт = 750 /5. Для защиты двигателя выбираем устройство защиты типа УЗД-3 на номинальный ток свыше 100 А, шкала уставок которого имеет следующий ряд значений, соответствующий установленным перемычкам (1/7):

Таб. 4-Решение расчета примера д2

Определяем, какие перемычки устройства защиты должны быть включены для задания величины тока время-токовой защиты двигателя, близкой, но не превышающей номинальный ток двигателя. Для этого из величины номинального тока двигателя последовательно вычитаем, начиная с больших, значения уставок тока, соответствующие установленным перемычкам (1/7) до получения остатка, меньшего значения минимальной уставки 0,1Ктт=15: 650 – 3,2 Ктт – 0,8 Ктт – 0,2 Ктт –0,1 Ктт = 5. Таким образом, путем установки комбинации перемычек 1 (0,1 Ктт А), 2 (0,2 Ктт А), 4 (0,8 Ктт А) и 6 (3,2 Ктт А) будет задана величина длительно допустимого тока устройства защиты 645 А. Заданная величина уставки время-токовой защиты устройства (645 А) составляет 99 % номинального тока двигателя.

Требуется применить устройство защиты УЗД для защиты двигателя с номинальным током 45 А и током отключения 305 А в режиме стопорения .механизма. Для защиты двигателя выбираем устройство типа УЗД-2-ХХ1Х на номинальный ток до 100 А, шкала уставок длительно допустимого тока двигателя которого имеет следующий ряд значений, соответствующий установленным перемычкам (1-7):

Таб. 4-Решение расчета примера д3

Определяем, какие перемычки устройства должны быть включены для задания величины тока время-токовой защиты двигателя, близкой, но не превышающей номинальный ток двигателя. Для этого из величины номинального тока двигателя последовательно вычитаем, начиная с больших, значения уставок тока, соответствующие установленным перемычкам (1/7) до получения остатка, меньшего значения минимальной уставки 1 А: 45 – 32 – 8 – 4 – 1 = 0. Таким образом, путем установки комбинации перемычек 1 (1А), 3 (4А), 4 (8А) и 6 (32А) будет задана величина длительно допустимого тока устройства защиты 45 А. Данная величина уставки время-токовой защиты устройства составляет 100 % номинального тока двигателя. Шкала для выбора уставок для контроля по току нагрузки механизма для УЗД-2-ХХ1Х имеет следующий ряд значения, соответствующих установленным перемычкам (1-7):

Таб. 5-Решение расчета примера д3

Определяем, какие перемычки устройства защиты должны быть включены для задания величины тока защиты от перегрузки механизма при стопорении, близкой, но не превышающей заданное значение. Для этого из заданной величины тока последовательно вычитаем, начиная с больших, значения уставок тока, соответствующие установленным перемычкам (1/7) до получения остатка, меньшего значения минимальной уставки 4А: 305 – 256 – 32 – 16 = 1. Таким образом, путем установки комбинации перемычек 3 (16А), 4 (32А), и 7 (256А) будет задана величина тока устройства 304А. Заданная величина уставки время-токовой защиты устройства (304А) составляет около 100% требуемого значения.

Заключение

Аппараты защиты электрооборудования – это важнейшая группа устройств, обеспечивающая сохранность электродвигателей и выявление поврежденных элементов электроэнергетической системы.

Оборудование «НТК ПРИБОРЭНЕРГО» в полной обеспечивает защиту асинхронных двигателей и позволяет расширить возможности его использования с помощью накапливания данных. Анализ данных по аварийности электрооборудования и срабатывании защиты позволяет выявить проблемные места, которые выражаются в нарушении нормальной работы электродвигателей или технологического оборудования.

Такой подход к эксплуатации электрооборудования обеспечивает предсказуемость производства, позволяет увеличить время работы двигателей и сокращает количество простоев.

Способы защиты электрической сети квартиры или дома от скачков напряжения

Перепады напряжения и прочие неполадки в электросетях отнюдь не редкость. Они могут привести к выходу из строя дорогостоящей техники и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения подобных последствий на рынке имеются различные устройства защиты электрической сети, применяемые в зависимости от характера неполадок.

В этой статье вы узнаете: что собой представляют перепады напряжения и каковы их причины; Какие существуют устройства защиты сети и в каких случаях используются.

Допустимые параметры электроэнергии

В России и на пост-советском пространстве стандартным напряжением является 220 вольт (для рядовых потребителей электроэнергии). При этом в реальности напряжение колеблется в определенных рамках от данного номинала. Допустимая амплитуда отклонения от нормы устанавливается нормами и актами, регулирующими предоставление данной услуги потребителю. При 220В минимальное допустимое значение составляет 198В, а максимальное — 242В.

Спасут ли пробки или автоматы?

Долгое время в домах использовались «пробки»: плавкие предохранители, защищающие от скачков напряжения. На смену им пришли современные и более удобные автоматы (автоматические выключатели). На сегодняшний день в большинстве квартир это единственные средства защиты от неполадок в сети.

Пробки и автоматические выключатели позволяют защититься от короткого замыкания, перегрева проводки и возгорания при перегрузке. Однако мощный электрический импульс может успеть пройти через автомат и вывести технику из строя. Такое случается, например, в следствие удара молнии. То есть обычные пробки не могут обеспечить полноценную защиту от перепадов напряжения.

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Скачки напряжения могут отличаться по величине отклонения от нормы, по своей продолжительности и динамике возрастания/убывания в зависимости от причин их возникновения:

Большая нагрузка на сеть. Одновременное подключение большого числа электроприборов при недостаточной мощности сети приводит к нестабильности напряжения. Это может быть заметно, например, как мерцание лампочек или внезапное выключение электроприборов. Данное явление встречается часто, особенно по вечерам;
Мощный потребитель по соседству. Случается, если рядом находятся промышленные объекты, торговые центры, офисные здания с мощной вентиляционной системой и так далее.
Обрыв нулевого провода. Нулевой провод выравнивает напряжение у потребителей электроэнергии. При его обрыве (сгорании, окислении) часть потребителей получат повышенное напряжение (а другие заниженное), что с высокой вероятностью приведет к выходу из строя незащищенной электротехники.
Ошибки при подключении. Например, если были перепутаны нулевой и фазный провода;
Плохая проводка. Сбои возникают из-за изношенности проводки, использования некачественных материалов и неправильно выполненных монтажных работ.
Удар молнии. Попадание молнии в линии электропередачи может вызывать стремительный скачек напряжения в тысячи вольт. Представляет особую опасность, так как средства защиты не всегда успевают сработать.

Возможные последствия скачков напряжения

Производители электрической техники учитывают нестабильный характер напряжения и возможность его скачков и падений. Например, прибор с номинальным напряжением 220 вольт может работать при 200В и выдерживать скачки до 240В. При этом регулярная работа аппаратуры при больших отклонения от нормы сокращает срок ее эксплуатации. Сильные скачки напряжения могут вывести технику из строя, и даже нанести ущерб имуществу и здоровью, например, вызвав пожар.

Справка. Поломки электрических приборов в результате скачков напряжения не покрываются договорами о гарантийном обслуживании, то есть бремя расходов на ремонт и замену ложится на владельца, что может стать серьезным ударом по семейному бюджету. В некоторых случаях существует возможность предъявления иска к поставщику электроэнергии, однако это долго, сложно и дорого, а также не гарантирует успеха. Проще заранее предусмотреть защиту своего дома от подобных неприятностей.

Способы защиты от скачков напряжения

В зависимости от характеристик скачка напряжения и природы его возникновения используются различные устройства защиты. Рассмотрим основные из них:

Сетевой фильтр

Простое и доступное решение для защиты маломощного оборудования. Обычно представляет собой удлинитель или моноблок с вилкой, розеткой (или розетками) и выключателем с индикацией подачи питания. Следует отличать сетевые фильтры от обычных удлинителей, которые не имеют защиты, но очень похожи по виду. Защищает от скачков до 400 — 500 вольт, а ток нагрузки не может превышает 5 — 15 А.

Справка. С технической стороны сетевой фильтр представляет собой нехитрую систему из нескольких конденсаторов и катушек индуктивности. При этом блоки питания большинства современных электроприборов уже имеют в своем составе схемы, выполняющие аналогичную функцию. То есть на практике сетевые фильтры часто выполняют роль простого удлинителя с дополнительной защитой от скачков в сети.

Реле защиты РКН и УЗМ

Устройство прерывает подачу электроэнергии, если напряжение выходит за пределы допустимых значений. После возвращения напряжения в установленные рамки подача восстанавливается (автоматически или в ручную в зависимости от модели). Устройство подключается после входного автомата.

Основные достоинства РКН и УЗМ:

Скорость срабатывания в несколько миллисекунд;
Выдерживает нагрузку от 25 до 60 А;
Небольшие размеры и удобный монтаж;
Достаточные диапазоны максимального и минимального напряжения;
Отображение показателей электрического тока в реальном времени;

Прибор эффективен для защиты от разрыва нулевого провода и умеренных скачков напряжения. Однако реле не могут обеспечить стабильное напряжение и защитить от импульсного скачка, вызванного ударом молнии.

Расцепитель минимального-максимального напряжения (РММ)

Устройство защищает от высокого и низкого напряжения. Эффективен в случае разрыва нулевого провода и перекоса фаз в трехфазной сети, но не защищает от высоковольтных импульсов.

Прибор отличается небольшими размерами, простотой установки и доступной ценой.

Обратите внимание. РММ не оснащен функцией автоматического включения, что может привести к порче продуктов в холодильнике, остановке отопления помещений в зимний период и подобным проблемам.

Стабилизаторы

Приборы используются для «сглаживания» подачи электроэнергии в сетях, склонных к нестабильной работе. Эффективны в случае падения мощности, но могут не справиться с высоким напряжением.

К достоинствам прибора относятся: длительный срок эксплуатации; быстрое срабатывание; поддержание напряжения на стабильном уровне. Главным недостатком стабилизаторов является высокая цена.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Используются для защиты от быстрых мощных скачков напряжения, как правило вызываемых ударом молнии в линию электропередач. Выделяют два вида подобных устройств:

Вентильные и искровые разрядники. Устанавливаются в сетях высокого напряжения. В случае импульсного перенапряжения в устройстве происходит пробой воздушного зазора, фаза замыкается на заземление, разряд уходит в землю;
Ограничители перенапряжения (ОПН). В отличие от разрядников имеют небольшой размер и используются в частных домах. Внутри установлен варистор. При обычном напряжении ток через него не течет, но в случае скачка происходит возрастание тока, что позволяет снизить напряжение до нормальной величины.

Датчик повышенного напряжения (ДПН)

Используется вместе с УЗО (устройство защитного отключения) или дифференциальным автоматом. ДПН определяет превышение установленной нормы напряжения, после чего УЗО размыкает цепь.

Заключение

Наиболее распространенные средства защиты от скачков напряжения: автоматы и пробки, — эффективны не во всех случаях. В частности они не справляются с мощными скачками напряжения, что ставит под угрозу сохранность электротехники и всего дома в целом. Рынок предлагает разнообразными устройствами защиты электросети, применяемые в зависимости от характера перепадов напряжения и причин их возникновения. Потребителям электроэнергии остается выбрать необходимые приборы и правильно их установить.

Защита от перенапряжения: что лучше стабилизатор или реле контроля напряжения?

Что такое реле напряжения и для чего оно нужно в квартире

Что такое байпас в стабилизаторе напряжения — принцип работы стабилизаторов

Все виды защит в компьютерных блоках питания

Приветствую вас, друзья! При работе любого электронного устройства могут возникнуть «завихрения», которые при отсутствии страховки, способны вывести его из строя, а в случае с БП в ПК – еще и несколько компонентов в придачу. Тема сегодняшней публикации – защита в блоках питания, с описанием всех необходимых опций. И так начнем.

Power Good

Из-за специфики конструкции устройства, при включении, напряжение на выходе достигает необходимой величины не мгновенно, а по истечении 0,02 секунд.

Для того, чтобы исключить подачу пониженного напряжения к потребителям энергии, что может негативно сказаться на их работе, и обеспечить необходимые номиналы в 3,3, 5 и 12 Вольт, в блоках ATX выделена специальная линия, которая подает сигнал о нормальной работе БП.

Маркируется такой кабель серым цветом и, как и остальные, подключается к материнской плате. При отсутствии сигнала на линии, компьютер попросту не включится.

Защита от перепадов напряжения

От перенапряжения и его недостатка, компьютер защищает одна и та же схема, отключающая девайс, если напряжение на любой из линий не соответствует номинальному. Обозначается функция английской аббревиатурой UVP / OVP.

Некоторое неудобство в том, что контрольные точки, при достижении которых срабатывает защита, могут находиться на некотором удалении от номинального напряжения, но при этом устройство будет соответствовать спецификации ATX.

Например, допускается подача напряжения до 15 Вольт, однако при длительной работе в таком режиме, комплектующие могут попросту перегореть.

Защита от перегрузки по току

Как мы помним, сила тока – еще одна, не менее важная его характеристика. Согласно международным стандартам оргтехники, один проводник не может передавать более 240 Вольт-Ампер, то есть 240 Ватт, в случае с постоянным током.

Максимально нагруженная цепь с напряжением 12 Вольт передаст не более 20 Ампер. При таком раскладе создать БП мощностью более 300 Ватт, не получится.

Для обхода этого ограничения, выводы 12 Вольт разбиваются на несколько групп с отдельной защитой по току (OCP) для каждой. При этом некоторые производители откровенно халтурят, используя только одну защитную схему, к которой подключаются все выводы, а срабатывает защита уже при 40 Амперах.

Определить «на глаз», какой именно подход использован, возможно только при разборке устройства и проверке его электрических цепей. Поэтому советую покупать комплектующие только тех брендов, в качестве продукции которых, вы уверены.

Защита от короткого замыкания

От КЗ блок питания защищает простая схема SCP, которая используется уже пару десятков лет. Для активации, достаточно пары транзисторов, при этом вовсе необязательно задействовать систему мониторинга рабочих параметров устройства.

Защита от перегрева

OTP выключает девайс, когда его температура достигает заданного значения. Схема присутствует только в качественных устройствах и базируется на паре термисторов, прикрепленных к радиатору или печатной плате.

Более сложный вариант – когда при превышении температуры, термистор заставляет быстрее вращаться кулер, регулируя рабочие параметры.

Защита по питанию

OPP или OPL – опциональный вид защиты, реализованный, с помощью специального контроллера или мониторинговой микросхемы. Схема контролирует количество тока, потребляемого из сети, и отключает БП при превышении определенного порога.

Найти любые по мощности и прочим характеристикам блоки питания для компьютера, а также все остальные комплектующие, вы можете в этом интернет-магазине .

Также советую ознакомиться с публикациями «Что значит PFC в блоке питания» и «Сертификаты БП для ПК». Рейтинг лучших устройств вы найдете здесь.

Спасибо за внимание и до следующих встреч на страницах моего блога! Подпишитесь на новостную рассылку, чтобы быть в курсе последних обновлений.

Сборка контроллера стабилизатора сетевого напряжения на симисторах. Часть 2. Элементы защиты.

Те же вольтметры с амперметром

Вольтметры переменного тока

Послесловия к первой и второй части

Работая над схемой, пришлось потратить немало свободного времени. Разобрался ли я во всех тонкостях? Наверное, нет. Скажу точно, одно дело смоделировать схему на компьютере, другое – собрать ее практически. Какие бы точные теоретические расчеты не проводились практика вносит свои тонкости. Незримые влияния все портят и заставляют начинать все с начала.

Так, например, я разместил плату для регулирования скорости вентилятора рядом с микросхемой логики и все… Она внесла помехи и испортила качество переключений. Пока разобрался ушло время. Плату перенес к вентилятору. Все платы, находящиеся на удалении друг от друга, соединил экранированными проводниками. Короче, не нужно забывать о мелочах.

После проверки схемы латром, выявил некоторые несоответствия расчетных напряжений переключения. В таблице представлены некоторые новые замеренные напряжения, а также их отношение.

Значения в правой колонке теоретически должны быть одинаковыми, но как можно заметить они уменьшаются и вносят неточности в расчеты. Если кто знает причины такой нелинейности пишите в комментариях, всем будет полезно.
Величины напряжений повышающих и понижающих обмоток тоже, как не странно, пришлось пересмотреть. В результате вот такое обновление:

И соответственно пришлось пересчитывать делитель напряжения:

(R+R2)=360.1 кОм, R3=19976 Ом, R4=12487 Ом, R5=15841 Ом, R6=12587 Ом

Настоятельно рекомендую на стадии проверки и испытания использовать предохранители на выходах обмоток. При этом к выходу стабилизатора необходимо подключить нагрузку, например, обычную лампочку на 220 В. Предохранители от 1 до 3 ампер вполне подойдут. В случае ошибки при сборке они уберегут ваши симисторы.

На стадии последних испытаний пришлось добавить в качестве постоянной нагрузки (установлена до реле) цепочку из конденсатора емкостью 0,1 мкФ/250 В, резистора на 1 кОм и двух светодиодов, включенных параллельно разнонаправлено друг другу. Светодиоды для индикации. Без этой цепочки предохранители вылетали уже при подаче напряжения на трансформатор.

Будьте также осторожны с защитными RC цепочками возле симисторов. Не смотря на то, что через них проходит мизерный ток, но при переключениях предохранители из-за них тоже вылетают. Возможно, потому, что я имел дело с трансформатором большой мощности. Его обмотки также являются сильной индуктивной нагрузкой. Вероятно значение сопротивления резистора в защитной цепочке нужно увеличить до 360 Ом, как рекомендуется в даташите оптосимистора. И как вариант параллельно емкости подключить резистор на 1 Мом.

Я же решил закончить на этом эксперименты. Оставляю почву для размышлений читателям. Я же убрал 2 защитные RC-цепочки через одну. Предохранители перестали вылетать. Переключения стабилизировались.

Все изменения будут отображены в конечной схеме. Скачать схему можно здесь.

**Заранее спасибо за 5 * ↓ 🙂**

И наконец немного фотографий:

Плата контроллера стабилизатора с модулем W1209

Крепление симисторов на радиаторе

Плата контроллера вентилятора. Закрепил рядом с вентилятором.

Размещение в корпусе. Вид сверху.

Экранирование контрольных панелей

Плату контроллера и блок питания на всякий случай экранировал.

На снимках ниже показаны переключение в разных диапазонах. Загорается соответствующий светодиод. Напряжение на выходе в допустимом диапазоне.

Ссылки на основные компоненты:

Таймер на чипе С005

Симистор BTA41-600B

Симистор BTA40

Модуль W1209

Вольтметры переменного тока

Смотрите также:

Контроллер стабилизатора сетевого напряжения на симисторах. Подробная сборка. Часть 1

Прошло не мало времени с тех пор, как на моем стабилизаторе РЕСАНТА ACH-10000H/1-Ц вышел из строя контроллер. Наконец, пришло время вытащить его из угла и вернуть к полноценной «жизни». Ремонтом старого контроллера заниматься не буду, нормальной схемы стабилизатора в свое время я так и не нашел. В мои планы входит собрать схему управления стабилизатором с нуля, используя доступные и недорогие радиоэлементы, при этом реле заменим на симисторы. От старого стабилизатора буду использовать сам корпус, трансформатор, одно из четырех реле, корпусной вентилятор, пакетный выключатель и еще некоторую мелочёвку.

Симисторная оптопара. Управление симистором.

Симисторная оптопара (оптосимистор) принадлежат к классу оптронов и обеспечивают отличную гальваническую развязку между низковольтной управляющей частью схемы и силовой нагрузкой, посредством оптического канала. Они состоят из инфракрасного светодиода на основе арсенида галлия, соединенного посредством оптического канала с двунаправленным кремниевым симистором. Последний может быть дополнен отпирающей схемой, срабатывающей при переходе через нуль питающего напряжения и размещенной на том же кремниевом кристалле.